[发明专利]源自于包含酸酐和磺酰卤官能团的芳族单体的复合聚酰胺膜

说明书

技术领域

本发明涉及复合聚酰胺膜。 

背景技术

薄膜复合（TFC）膜用于各种流体分离。所述薄膜层可以通过将多官能胺（例如间苯二胺）和多官能酰卤（例如均苯三甲酰氯）单体用不混溶溶液顺序涂布在载体上而在二者之间发生界面缩聚反应而形成，参见US4277344。为了改善膜性能，可以向涂层溶液之一或二者中添加各种成分。例如，US4606943和US6406626描述了利用多官能胺和多官能酰卤与多官能酸酐卤化物（偏苯三酸酐酰氯）一起形成薄膜聚酰胺。类似地，WO2012/102942和WO2012/102943描述了添加包含羧酸官能团的芳族酸酐单体；WO2013/032586描述了添加包含膦酸部分的芳族酸酐单体。US6878278描述了向酰卤涂层溶液添加范围广泛的络合剂，包括各种含磷物质。US2011/0049055描述了添加来源于磺酰（sulfonyl）、亚磺酰、烃硫基(sulfenyl)、硫酰（sulfuryl）、磷酰、膦酰、氧膦基（phosphinyl）、硫代磷酰、硫代膦酰和碳酰卤化物的部分。US6024873描述了添加选定的醇、醚、酮、酯、卤代烃、含氮化合物和含硫化合物。 

US6783711和US8092918描述了通过多官能胺单体与芳族磺酰卤单体界面聚合形成的复合聚合物磺酰胺膜的制备。也参见Hurndall等，“Poly(2-vinylimidazolin)Composite Reverse Osmosis Membranes,Desalination,90（1993）41-54页。 

一直在寻找进一步改善膜性能的新添加剂。 

发明内容

本发明包括制造复合聚酰胺膜的方法，所述方法包括以下步骤：向多孔载体表面施加多官能胺和酰卤单体，和界面聚合所述单体以形成薄膜聚酰胺层。所述方法还包括以下步骤中的至少一个：i）在包含至少一个磺酰卤官能团的芳族酸酐单体存在下进行界面聚合；和/或ii)向所述薄膜聚酰胺层施加所述芳族酸酐单体。本发明包括许多其他实施方式。 

具体实施方式

本发明不具体限于特定类型、构造或形状的复合膜或应用。例如，本发明适用于可在各种应用包括正向渗透（FO）、逆渗透（RO）、纳滤（NF）、超滤（UF）和微滤（MF）流体分离中使用的平板、管状和中空纤维聚酰胺膜。然而，本发明对设计用于RO和NF分离的膜特别有用。RO复合膜对几乎所有的溶解盐是相对不可渗透的，并通常阻隔超过约95%的单价离子盐，例如氯化钠。RO复合膜还通常阻隔超过约95%的无机分子以及分子量大于约100道尔顿的有机分子。NF复合膜比RO复合膜更可渗透，并通常阻隔小于约95%的单价离子盐，同时取决于二价离子的种类，阻隔超过约50%（并经常超过90%）的二价离子盐。NF复合膜还通常阻隔纳米范围的粒子以及分子量大于约200至500道尔顿的有机分子。 

复合聚酰胺膜的实例包括FilmTec Corporation FT-30^TM型膜，即平板复合膜，其包括无纺背衬网（例如PET网格布）的底层（背面）、通常厚度约25-125μm的多孔载体中间层、和包含厚度通常小于约1微米例如从0.01微米至1微米但更通常从大约0.01至0.1μm的薄膜聚酰胺层的顶层(正面)。所述多孔载体通常是聚合材料，其孔径大小足以允许渗透物基本不受限制地通过，然而并非大得足以妨碍其上形成的薄膜聚酰胺层的桥接。例如，所述载体的孔径优选从约0.001至0.5μm。多孔载体的非限制性实例包括由下列材料制成的多孔载体：聚砜，聚醚砜，聚酰亚胺，聚酰胺，聚醚酰亚胺，聚丙烯腈，聚(甲基丙烯酸甲酯)，聚 乙烯，聚丙烯，和各种卤代聚合物例如聚偏氟乙烯。对于RO和NF应用而言，所述多孔载体提供了强度，但由于它比较高的孔隙率，提供的抗流体流动性很小。